CC BY
63УДК 633.63.631.51
Создание гибридов сахарной свёклы, устойчивых к глифосату
www. nt-prom. ru
A.В. ЛОГВИНОВ, канд. с/х. наук, В.Н. МИЩЕНКО, канд. с/х. наук, В.А. ЛОГВИНОВ, канд. биолог. наук,
B.В. МОИСЕЕВ, д-р экон. наук, А.Г. ШЕВЧЕНКО, д-р с/х. наук
ФГБНУ «Первомайская селекционно-опытная станция» (e-mail: 1maybest@mail.ru)
Введение
Более высокое качество импортных семян и стабильная по годам урожайность гибридов зарубежной селекции являются основными причинами вытеснения с рынка семян гибридов отечественной селекции [2, 3, 5]. Из-за слабой оснащённости материально-техническими ресурсами, задержки с проведением реконструкции и модернизации технологического оборудования, нарушенной инфраструктуры семеноводства тормозится создание и внедрение в производство новых отечественных рентабельных гибридов [4, 7, 8]. Поскольку селекция и семеноводство сахарной свёклы являются важнейшей составляющей всего свеклосахарного комплекса, создавшееся положение требует незамедлительного принятия мер по его улучшению [12, 13, 15].
В России 24 апреля 2012 г. впервые была принята Комплексная программа № ВП-П8-2322 на период до 2020 г. по развитию биотехнологий, а 18 июля 2013 г. распоряжением Правительства РФ № 1247-р утверждён «План мероприятий («дорожная карта») «Развитие биотехнологий и генной инженерии». В Плане отмечалось, что, согласно прогнозным оценкам, мировой рынок биотехнологий к 2025 г. достигнет уровня в 2 трлн долларов.
В растениеводстве среди наиболее приоритетных направлений признано создание новых биотехнологических гибридов сахарной свёклы [1, 2, 14, 17], в том числе с использованием генной инженерии. В соответствии с этим плани-
ровалось подготовить нормативные правовые акты по следующим положениям:
— утверждение порядка государственной регистрации генно-инженерно-модифицированных организмов и продукции с их применением;
— утверждение общероссийского классификатора генных модификаций;
— утверждение форм свидетельства о Государственной регистрации модифицированных организмов и продукции с их применением;
— создание генетически модифицированных организмов с использованием современных методик, что является главной проблемой и наиболее важным пунктом.
Эти положения в полной мере относятся к созданию новых гибридов сахарной свёклы, толерантных к гербицидам.
В сентябре 2013 г. Правительством РФ было принято Постановление № 839 «О государственной регистрации генно-инже-нерно-модифицированных организмов, предназначенных для выпуска в окружающую среду, а также продукции, полученной с применением таких организмов или содержащей такие организмы». К постановлению были приложены правила государственной регистрации этих видов продукции, включая сорта и гибриды; обозначены федеральные органы, ответственные за исполнение тех или иных форм регистрации.
Значение биотехнологий многократно подчёркивал в своих трудах старейший ученый, лауреат Нобе-
левской премии Норман Эрнест Борлоуг. В докладе на Международной конференции «Семена возможностей: перспективы сельскохозяйственной биотехнологии» (Лондон, 2001) он отмечал: «Почти все наши традиционные продукты питания представляют собой результат естественных мутаций и генетической трансформации, которые служат движущими силами эволюции. Не будь этих основополагающих процессов, мы всё ещё барахтались бы в донных осадках первобытного океана». Он напоминал, что пшеница приобрела свои современные качества в результате необычных, но вполне естественных, природных скрещиваний между различными видами трав, а сегодняшний пшеничный хлеб — результат комбинации трёх растительных геномов. В этом смысле пшеничный хлеб следовало бы отнести к трансгенным, или генетически модифицированным (ГМО), продуктам. Ещё один результат трансгенной гибридизации — современная кукуруза, появившаяся благодаря скрещиванию разных видов Teosinte и Tripsacum (трипсакум — древний аллополи-плоид). По мнению Н. Борлоуга, «на протяжении последних 100 лет учёные смогли применить свои резко расширившиеся познания в генетике, селекции, физиологии растений и других дисциплинах для того, чтобы ускорить процесс совмещения высокой урожайности с высокой устойчивостью к различным стрессам».
Потребовалось свыше двухсот лет и несколько поколений селекционеров, чтобы в порядке
эстафеты непрерывно совершенствовать и передавать свои знания и опыт с тем, чтобы сначала создавать сорта-популяции, а затем отказываться от них и перейти к межлинейным гибридам сахарной свёклы, наиболее полно отвечающим требованиям земледельцев-свекловодов.
К этим требованиям прежде всего относятся:
— высокая продуктивность, уровень которой зависит от генотипа компонентов и комплекса внешних факторов;
— высокое качество корнеплодов и семян;
— оптимальные затраты на выращивание (услуги, оборудование, транспорт и др.) в сочетании с минимальным риском для экологии и здоровья человека;
— контроль сорных растений, вредителей и болезней, определяющих уровень продуктивности и значительно влияющих на культуру земледелия;
— схема и технология семеноводства, обеспечивающие высокую рентабельность в процессе массового воспроизводства гибридных семян.
Напомним, что всего треть века назад появились первые генетически модифицированные растения, наследственно изменённые с помощью генной инженерии методом целенаправленных индуцированных мутаций, и с этого времени началось всестороннее изучение новых генотипов, в первую очередь в отношении безопасности для экологии и здоровья человека [10, 14]. Вместе с тем, также как и в середине ХХ в., в средствах массовой информации стали множиться негативные публикации относительно генетики. Складывалось представление, что генетикам и селекционерам, всегда создававшим сорта и гибриды с учётом показателей их качества и безопасности, стали меньше доверять коллеги-растениеводы и некоторые специалисты, работа-
ющие в других направлениях, далёких от биологии (экономисты, юристы и др.). Следствием этого стал массовый страх перед потреблением продукции, полученной биотехнологическим способом.
Началась массовая проверка (мониторинг) генетически модифицированных форм растений. В итоге, как отмечалось в докладе Директората Европейской комиссии по науке и информации, тщательными опытами более чем 130 научных учреждений с участием свыше 500 независимых исследовательских групп было доказано, что биотехнология и её продукты, в частности созданные с использованием генной инженерии сорта и гибриды, рекомендованные для производства и потребления, не более опасны, чем обычные сорта и гибриды, полученные традиционными селекционными методами [9, 10, 11, 17].
По заявлению ведущего научного сотрудника института Riken Олега Гусева (2018), «модификация генома на данный момент влияет намного меньше, чем качество почвы, режим полива и другие приземлённые факторы». Директор института молекулярной медицины Сеченовского университета доктор биологических наук Андрей Замятин (2018) утверждает, что «вероятность того, что взяли модифицировали растение и этот кусочек ДНК «вышел» из генома растения, встроился в геном человека, да ещё встроился так, что в итоге у человека начал развиваться рак и человек умер, практически нулевая». А вот что утверждает лауреат премии просветителей за книги «Сумма биотехнологий», кандидат биологических наук Александр Панчин (2018): «Нет принципиальных отличий между генно-модифициро-ванными продуктами и не генно-модифицированными с точки зрения безопасности, воздействия на человека... То есть для потребителя разницы быть не должно, и нет
даже никаких оснований думать, что она возможна. Ведь химически гены все одинаковы и метаболизи-руются, они перевариваются человеческим организмом одинаково, независимо от природы их происхождения». Об этом свидетельствуют доклады и решения ВОЗ, ФАО, НАН США и Еврокомиссии.
В 2016 г. более 120 нобелевских лауреатов (большинство из которых медики, биологи и химики) подписали письмо с призывом к Greenpeace, Организации Объединённых Наций и правительствам всего мира прекратить борьбу с генетически модифицированными организмами [18].
Пока в нашей стране начиная с 90-х гг. издавались законы, регулирующие и ограничивающие генно-инженерную деятельность, в США, Канаде, Китае, ФРГ, Японии, Индии и других странах активно осваиваются методы создания нового исходного материала. Распространение новых трансгенных сортов и гибридов идёт очень быстрыми темпами. Так, в 1998 г. американские селекционеры провели первые опыты с сахарной свёклой, в 2005 г. зарегистрировали, а в 2007 г. в штате Вайоминг для коммерческих целей посеяли на площади 1 тыс. акров семена рентабельного для выращивания гибрида сахарной свёклы «Событие Н7-1 RR», толерантного к обработке «Раундапом» (д.в. гли-фосат). Такой гибрид свёклы позволил им разработать и применить оригинальную технологию не только в селекции и семеноводстве, но и на производственных посевах. А главное — биотехнология позволила уменьшить экологические риски по отношению к полезным насекомым и животному миру в целом, сделать более рентабельным производство сахарной свёклы за счёт исключения ряда технологических операций [5, 6, 16].
На сегодняшний день в разных странах мира на площади более
300 млн га возделываются биотехнологические гибриды сельскохозяйственных культур: сои, сахарной свёклы, кукурузы, пшеницы, подсолнечника, хлопчатника, рапса и других, при создании которых использовались биотехнологические приёмы и методы классической селекции. В научных публикациях всё чаще обращается внимание на необходимость создания отечественных биотехнологических гибридов сахарной свёклы, толерантных к гербицидам, что позволит улучшить экологию, свести к минимуму вред для окружающей среды и здоровья человека [1-3, 7, 9, 11, 16].
В Российской Федерации до последнего времени практически не создаются в широком масштабе биотехнологические гибриды нового поколения, устойчивые к засухе, гербицидам, пониженным температурам и другим неблагоприятным условиям среды. Президент РФ В.В. Путин 28 ноября 2018 г. подписал Указ № 680 об ускоренном развитии генетических технологий. Правительству РФ было поручено в течение трёх месяцев разработать и утвердить Федеральную научно-техническую программу развития генетических технологий на 2019-2027 годы.
Практически полное отсутствие приборно-аналитической базы и достоверной информации по рассматриваемой проблеме послужили толчком для разработки способа получения толерантных к глифосату форм сахарной свёклы методами классической селекции [14, 16]. Наиболее актуальным и реально достижимым на первом этапе исследований, на наш взгляд, было проведение тестирования всех гетерозиготных отечественных и зарубежных исходных материалов сахарной свёклы на наличие факторов, обусловливающих толерантность к глифосату. Актуальность таких исследований заключалась в том, что самый большой урон продуктивности са-
харной свёкле наносят сорные растения. Они в конкурентной борьбе за почвенное питание, влагу и свет нередко снижают продуктивность агроценозов на 25 и более процентов. Сорняки создают проблемы не только в процессе выращивания, но и при уборочных работах и переработки сырья [16].
Сахарная свёкла по сравнению с другими полевыми культурами наиболее восприимчива к угнетению сорными растениями на начальном этапе роста и развития. Для уничтожения сорняков в XVШ—XIX вв. был только один способ: ручная прополка. В Х1Х—ХХ вв. стали применять механическую прополку, а со второй половины XX в. в дополнение к ней — химическую (гербициды). К сожалению, применение гербицидов связано с дополнительными финансовыми расходами, рисками загрязнения окружающей среды, причинением вреда здоровью людей и животных.
По этой причине на Первомайской опытной станции в 2012 г. были начаты исследования с гетерозиготными формами сахарной свёклы неизвестного происхождения с целью создания линий с рекомбинантными ДНК и РНК, устойчивых к глифосату. Предполагалось селекционно-генетическими приёмами целенаправленно получить гомозиготные линии RRRR, устойчивые к глифосату, передать ген устойчивости RR комбинационно способным линиям и на их основе создать биотехнологические гибриды.
Методика
В исследованиях руководствовались следующими положениями.
1. Сахар (дисахарид), как известно, имеет химическую формулу С12Н22011, не может содержать белок, а значит, и ДНК [7, 14]. В этом отношении сахарная свёкла является идеальным объектом для биотехнологии, и растиражированные опасения СМИ о то-
www.nt-prom.ru
лерантных к глифосату гибридах представляются некорректными.
2. Для поисковых исследований использовали гетерозиготные материалы сахарной свёклы неизвестного происхождения с целью выявления признака устойчивости к глифосату, которые различались по ряду хозяйственно ценных признаков [1—4]. Глифосат (фосфоно-метил) — глицин, С3Н^05Р — неселективный системный гербицид для уничтожения сорных растений. Среди гербицидов он занимает первое место в мире по объёмам производства. После опрыскивания у неустойчивых растений сахарной свёклы и сорняков наблюдаются симптомы азотного дефицита, и они погибают в течение 5—12 дней. Вместе с тем гли-фосат относится к гербицидам, безопасным для здоровья человека и окружающей среды. Фермент, на который он воздействует, имеется только у растений, грибов и бактерий. Чтобы успешно применять глифосат для борьбы с засоренностью полей, потребовались гибриды, устойчивые к данному гербициду [7, 9, 11].
3. Для ускорения процесса селекции использовали теплицу, где проводили самоопыление различных фертильных форм сахарной свёклы и парные скрещивания по схеме «реципиент х донор».
Целью исследований было создание толерантных к глифосату линий сахарной свёклы в качестве доноров устойчивости на базе отечественных самофертильных раз-дельноплодных линий О-типа, МС-форм и сростноплодных опылителей. В качестве практического результата предполагается получить рентабельные устойчивые к глифосату ТМС-гибриды.
При подборе материала и методик исследования для определения генотипа сахарной свёклы по признаку толерантности к глифо-сату были положены менделев-ские представления о доминантности и рецессивности. Условно
принималось, что толерантность контролируется доминантным геном устойчивости и что RR — гомозигота по доминанте, гг — гомозигота по рецессиву, а Rr — гетеро-зигота по признаку толерантности. Растения с признаками толерантности к глифосату обозначали как «Т-формы», например: ТММ-опылители, ТО-типы, ТМС-формы, ТМС-гибриды.
На первом этапе применяли самоопыление предполагаемых Т-форм, в потомстве которых растения первго и второго года жизни или погибали, или сохранялись после опрыскивания глифосатом в определённых концентрациях. При этом исходили из того, что устойчивые (RR) растения можно получить только последовательным (не менее трёх раз) самоопылением и отбором в процессе тестирования константных по данному признаку форм.
В наших опытах с целью получения толерантных к глифосату селекционных материалов в качестве реципиента использовали следующие обычные формы, ранее созданные на Первомайской селекционно-опытной станции:
1) многосемянные фертильные линии-опылители (ММ) различного происхождения — отцовские формы для районированных и перспективных гибридов, созданные индивидуальным отбором из популяций в сочетании с последующим инцухтом и оценкой по комбинационной способности;
2) односемянные фертильные линии О-типа (тт), проверенные на закрепительную способность по признаку ЦМС (генотип Nxxzz), используемые для размножения МС-линий различного типа;
3) в качестве МС-тестера и, возможно, будущего материнского компонента Т-гибрида использовали МС-линии, стерильные по пыльце — функционально женские раздельноплодные аналоги линий О-типа с генотипом mmSxxzz (МС). МС-тестеры применяли для
принудительных парных скрещиваний в изоляторах с целью уточнения генотипа отцовской Т-формы и на пространственно изолированных участках при свободном перекрёстном опылении, для получения гибридных семян отечественных пробных ТМС-гибридов (толерантных к глифосату).
В процессе самоопыления и размножения по типу сибсов применяли индивидуальные и парные изоляторы, групповые и вегетационные кабины, а для получения пробных гибридов компоненты скрещивания высаживали на пространственно изолированных участках (на расстоянии 3—5 км друг от друга) для свободного переопыления. Эффективность скрещивания во многом зависела от синхронности (или несинхронности) цветения компонентов скрещивания. Полученные в опытах пробные ТМС-гибриды и отцовские компоненты (ТММ) оценивали по устойчивости к глифосату и сравнивали с контрольным гибридом по урожайности, качеству продукции, устойчивости к болезням и цветушности по общепринятым методикам с некоторыми изменениями и дополнениями.
Растения подопытных Т-форм, пробных гибридов и номеров (образцов) от анализирующих и насыщающих скрещиваний обраба-
тывали глифосатом в фазе первой и (или) второй пары настоящих листьев, а затем в теплице (или в поле, в зависимости от цели опыта) в фазе розетки семенников на втором году жизни. Погибшие экземпляры причисляли к генотипу гг. Оставшиеся в живых растения фе-нотипически не различались и по генотипу были скорее всего типа Rr или RR. Какие из них преобладали, определить было невозможно, и растения для дальнейших исследований отбирали по фенотипу. Сохранность растений учитывали через 5, 7 и 10 дней после опрыскивания глифосатом. Опрыскивание растений первго и второго года вегетации в полевых условиях проводили дозированно ранцевым электрическим опрыскивателем. Контрольным вариантом во всех опытах служил коммерческий гибрид Кубанский МС 95.
Наблюдения, учёты и анализ цифровых данных проводили по общепринятым методикам.
Результаты исследований
и их обсуждение
Результаты исследований включают в себя выборочные данные учётов и наблюдений отдельных опытов.
В табл. 1 представлены результаты тестирования наиболее ценных толерантных к глифосату
Таблица 1. Устойчивость к глифосату толерантных форм ММ на участках
с различным способом изоляции в 2017 и 2018 гг. Посадка: 9.04.2018. Дата обработки: 30.04.2018. Учёт: 10.05.2018
№ п/п Каталожный номер в 2017 г. Устойчивость в поле в 2017 г. Способы изоляции в 2018 г.
Индивидуальный, % Групповой, % Пространственный, %
1 742 78 100 100 -
2 747 78 90 96 98
3 750 97 100 100 100
4 772 100 100 100 89
5 781 98 100 100 99
6 782 100 100 100 -
7 844 91 95 100 -
8 795 100 100 100 -
9 819 100 100 83 -
10 825 83 100 100 -
11 829 84 89 100 81
12 840 83 100 100 -
тш
www.nt-prom.ru
ММ-форм сахарной свёклы. Изучаемые формы в различной степени были толерантны к воздействию глифосата (от 78 до 100 %) и нуждаются в дополнительном подтверждении своей устойчивости в последующих поколениях, так как достоверно определить среди них генотип ММRR и MMRr пока не представляется возможным.
В 2018 г. продолжалось самоопыление и скрещивание линии ММ с обычными и толерантными МС-линиями на пространственно изолированных участках («клумбах»), а отдельные линии размножали при свободном переопылении в пределах участка («в чистоте»).
Линии ММ с каталожными номерами 747, 750, 772, 781, 782, 795 и 844 намечается включить в программу исследований в 2019 г.
Характеристика выборочных толерантных к глифосату ТМС-линий тт представлена по данным учётов на пространственно изолированных участках и в групповых изоляторах (табл. 2).
Стерильность 100 % показали МС-линии с каталожными номерами 865, 866 и 867, раздель-ноплодность 100 % была у линий тт с каталожными номерами 860
и 864. Устойчивость у линий в фазе розетки в селекционном питомнике в 2017 г. варьирует от 88 до 96 %, а семенные растения в 2018 г. все оказались устойчивыми. МС-линии с каталожными номерами 860, 864 и 866 включаются в программы для дальнейших исследований.
В табл. 3 показана толерантность комбинационно способных линий сахарной свёклы в процессе передачи устойчивости после трёхи четырёхкратного самоопыления. Разница в толерантности по средним показателям незначительная. Средняя масса семян при размножении под групповыми изоляторами составила 312 г, при индивидуальной изоляции — 19 г. Выращивание корнеплодов-штеклин-гов каждой линии проводилось в полевых условиях однорядными делянками длиной 8 м с одинаковой нормой высева. Выход корнеплодов с 1 погонного метра посева семян при сибсовом размножении и от самоопыления составил соответственно 8 и 5 штук.
Исходные самофертильные материалы с устойчивостью 93—100 % включены в программы исследований в 2019 г.
Таблица 2. Характеристика выборочных толерантных к глифосату ТМС-линий
тт сахарной свёклы
№ п/п Каталожный номер Количество анализируемых растений, шт. Стерильность, % Раздельно-плодность, тт, % Устойчивость к глифосату, %
Розетка, 2017 г. Семенные растения, 2018 г.
1. Пространственно изолированные участки, 2018 г.
1 860 189 100 100 90 100
2 864 74 100 100 96 100
3 865 68 100 50 93 100
4 866 64 100 100 94 100
5 867 50 100 96 88 100
2. Групповые изоляторы, 2018 г.
1 860 32 97 100 90 100
2 864 37 95 100 96 100
3 865 26 100 60 93 100
4 866 35 100 94 94 100
5 867 26 100 77 88 100
В табл. 4 представлены результаты предварительного испытания первых биотехнологических ТМС-гибридов сахарной свёклы в 2018 г. Устойчивость их к глифосату варьировала от 81 до 100 %. Стандартом во всех учётах служил неустойчивый к глифосату коммерческий гибрид Кубанский МС 95. Наибольшая урожайность получена при скрещивании ТМС-форм с опылителями ТОп 2-94 и ТОп 3-99, по сахаристости существенно превышали стандарт гибриды под каталожными номерами 891 и 892.
Влияние материнских компонентов скрещивания линий тт ТМС 8-93 и тт ТМС 3-127 с участием ММ-опылителей ТОп 2-94, ТОп 2-110, ТОп 3-99 и ТОп Кр 22 по основным показателям составило соответственно:
— урожайность 61,3 и 58,5 т/га;
— сахаристость 19,3 и 19,5 %;
— сбор сахара 11,8 и 11,4 т/га.
Доброкачественность очищенного сока у гибридов варьировала в незначительных пределах 92,7—93,8 %.
Достоверные превышения по урожайности имели гибриды под каталожными номерами 875 и 876, по сахаристости — гибриды 891 и 892.
В табл. 5 представлены способы защиты от сорных растений обычных и толерантных к глифосату экспериментальных гибридов сахарной свёклы. Для наглядности приведены сравнительные данные о количестве гербицидов и затраты денежных средств на их приобретение в расчёте на 1 га посева при альтернативных технологиях. Расходы на приобретение гербицидов для защиты сахарной свёклы от сорных растений при выращивании толерантных к глифосату гибридов были значительно меньше по сравнению с рекомендованными производству способами для обычных коммерческих гибридов.
Одной из причин различной устойчивости Т-гибридов к гли-
Таблица 3. Толерантность межлинейных гибридов сахарной свёклы к глифосату в процессе передачи устойчивости комбинационно способным обычным
сростноплодным линиям
№ п/п Каталожный номер Наличие гибридных семян, г Выращено корнеплодов, шт. Устойчивость, фаза розетки в 2018 г., %
1. Семена размножены в групповых изоляторах в 2018 г. после четырёх самоопылений
1 975 480 36 100
2 976 300 68 95
3 977 150 34 73
4 978 200 82 100
5 979 650 75 83
6 980 350 98 93
7 981 340 58 84
8 982 150 73 95
9 986 250 38 86
10 987 250 79 100
Среднее 312 64 91
2. Семена получены в индивидуальных изоляторах в 2018 г. после трёх самоопылений
11 1089 22 15 100
12 1090 12 30 96
13 1093 19 25 93
14 1096 19 9 95
15 1097 24 47 84
16 1098 31 64 87
17 1100 15 27 100
18 1102 12 37 87
19 1106 18 27 100
20 1108 15 22 80
21 1111 26 28 86
22 1112 20 10 87
23 1114 21 10 75
24 1115 23 25 87
25 1122 23 54 83
26 1126 13 58 91
27 1127 13 37 91
28 1137 20 51 81
29 1138 17 66 100
30 1148 27 44 86
31 1149 17 26 94
32 1150 21 64 88
33 1152 15 23 100
34 1154 28 13 74
35 1161 16 84 80
36 1162 19 66 85
Среднее 19 39 89
фосату является неполная синхронность цветения компонентов скрещивания и, как следствие, недостаточная насыщенность участка пыльцевыми зёрнами (пыльцой) отцовских Т-линий (опылителей). Так, цветение МС-форм отмечалось на 5—10 дней раньше, чем Т-линий опылителей. Некоторые
растения опылителей продолжали процесс налива и созревания семян, когда семена с ТМС-растений уже были готовы для уборки. Работу в направлении синхронности развития компонентов в последующие годы намечается усилить.
Есть также предположение, что часть материнских растений ока-
залась способной к частичному пыльцеобразованию и это отчасти могло повлиять на снижение устойчивости к глифосату. Во всяком случае, напрашивается вывод о повышении корректности в работе с закрепителями стерильности, линиями О-типа, от свойств генотипа которых зависит проявление полной стерильности материнских ЦМС-линий.
Установлено, что в селекционно-генетической работе важное значение для синхронности процессов имеет выращивание корнеплодов компонентов скрещивания по единой технологии, создание одинаковых условий для прохождения ими органогенеза в процессе хранения. Как показала практика, совмещение на одном участке или под одним изолятором растений от корнеплодов «весенников» и корнеплодов-штеклингов августовского срока посева «летников» приводит к десинхронизации и растягиванию сроков цветения снижению семенной продуктивности как с одного растения, так и с единицы площади.
Особого внимания заслуживают линии-опылители (Т-формы). Выживаемость растений из семян линий опылителей после опрыскивания глифосатом была в пределах 81—100 %, что свидетельствует об отсутствии большого количества посторонних пыльцевых зёрен, которые могли бы существенно снизить экспрессию гена устойчивости к глифосату, и о возможной склонности Т-форм к самофертильности, препятствующей прорастанию «чужих» пыльцевых зёрен. Вместе с тем различная устойчивость гибридов к глифосату от скрещивания с этими опылителями указывает на разнокачественность и гетерозиготность растений-опылителей по гену устойчивости и, возможно, неполную стерильность ТМС-растений.
Не исключено, что геном у какой-то части растений опылителей был представлен гетерозиго-
\ftylilPQM
^^^ ты М-ргот. ги
Таблица 4. Продуктивность пробных биотехнологических гибридов сахарной свёклы по данным испытания в 2018 г.
№ п/п Каталожный номер Комбинация скрещивания Устойчивость, % Урожайность, т/га Сахаристость, % Сбор сахара, т/га Доброкачественность Церкоспороз,баллов
1 875 ТМС(8-93хОТ 11301)хТОп 2-94 85 71,5 18,6 13,3 92,7 0,5
2 876 ТМС(3-127хОТ 4936)хТОп 2-94 91 68,3 18,7 12,8 92,7 0,5
3 882 ТМС(8-93хОТ 11301)хТОп 2-110 90 60,8 19,1 11,6 93,2 0,1
4 885 ТМС(3-127хОТ 4936)хТОп 2-110 81 56,9 19,5 11,1 93,3 0,1
5 891 ТМС(8-93хОТ 11301)хТОп 3-99 100 61,1 19,9 12,2 93,4 0,1
6 892 ТМС(3-127хОТ 4936)хТОп 3-99 100 54,7 20,1 11,2 93,8 0,5
7 898 ТМС(8-93хОТ 11301)хТОп Кр 22 98 52,0 19,8 10,3 93,4 1,0
8 899 ТМС(3-127хОТ 4936)хТОп Кр 22 96 54,1 19,7 10,7 93,3 0,5
Стандарт, Кубанский МС-95 0 60,2 19,3 11,6 92,8 0,4
НСР 05 — 5,1 0,5 — — —
той Rr, поэтому следует повторить обработку глифосатом для более достоверной генетической оценки семенного потомства.
Заключение
С учётом результатов исследований представляется, что дальнейшая селекционно-генетическая работа должна быть направлена:
— на повышение гомозиготно-сти линий опылителей (Т-форм) по признаку устойчивости путём дальнейшего самоопыления и отбора экземпляров с высокой экспрессией гена устойчивости RR;
— использование Т-форм Оп 3-99,Оп Кр 22, Оп 2-94 и Оп Кр 24;
— подбор компонентов скрещивания по синхронности цветения, пыльцеобразовательной способности, самофертильности и перекрёстной совместимости;
— создание не менее двух линий О-типа, закрепляющих МС-линию на уровне 100 %, и получение их ТМС-аналогов, а в перспективе — и сингл-кроссов;
— отбор комбинационно ценных Т-линий в процессе формирования сингл-кроссов с учётом устойчивости к церкоспорозу и другим болезням.
Особое внимание в процессе исследований планируется уделять энергии роста, выравненности, погруженности корнеплодов относительно уровня почвы, габитусу розетки и корнеплода, отсутствию цветушных растений, семя-продуктивности и в целом — пригодности к биотехнологическим приёмам выращивания рентабельных гибридов.
Таким образом, можно считать, что получены первые фертильные сростноплодные доноры с устойчивостью к глифосату 81—100 % и стерильные по пыльце линии с устойчивостью 88—100 % и стерильностью 95—100 %. Отдельные пробные (экспериментальные) гибриды в предварительных испытаниях оказались более дешевыми в процессе защиты от сорных рас-
тений и не уступали по продуктивности стандарту коммерческому гибриду Кубанский МС 95.
Полученные результаты этапных исследований позволяют рассматривать методы классической селекции в процессе создания биотехнологических устойчивых к глифосату гибридов сахарной свёклы как один из действенных инструментов в руках селекционеров в практической селекции.
Список литературы
1. Балков, И.Я. Наследование признака толерантности к глифосату в процессе создания новых исходных форм сахарной свёклы / И.Я. Балков [и др.] // Сахарная свёкла. — 2015. — № 1. — С. 6-10.
2. Балков, И.Я. Состояние и перспективы создания рентабельных гибридов сахарной свёклы устойчивых к глифосату / И.Я. Балков [и др.] // Труды Кубанского государственного аграрного университета. — 2015. — № 3(54). — С. 84—88.
3. Балков, И.Я. Особенности создания толерантных к глифосату форм сахарной свёклы / И.Я. Балков [и др.] // Труды Кубанского государственного аграрного университета. — 2017. — № 1(64). — С. 58—65.
4. Балков, И.Я. Перспективы создания биотехнологических гибридов
сахарной свёклы / И.Я. Балков [и др.] // Сахар. — 2017. — № 6. — С. 48—56.
5. Балков, И.Я. Новый этап эволюции сахарной свёклы: от урожайности и сахаристости гибридов — к рентабельности их возделывания / И.Я. Балков [и др.] // Сахарная свёкла. — 2017. — № 10. — С. 8—13.
6. Балков, И.Я. Толерантность к гербицидам — переход к новому этапу в эволюции сахарной свёклы / И.Я. Балков [и др.] // Сахарная свёкла. — 2018. — № 3. — С. 2—7.
7. Богомолов, М.А. Возможности создания ГМ-гибридов сахарной свёклы в России / М.А. Богомолов // Сахарная свёкла. — 2017. — № 5. — С. 6—9.
8. Беспалова, Л.А.. Современное состояние и пути повышения конкурентоспособности отечественных семян и семеноводства / Л.А. Беспалова [и др.] // Труды Кубанского государственного аграрного университета. — 2015. — № 3(54). — С. 92—102.
9. Гапоненко, А.К.России нужны отечественные ГМ-культуры: интервью / А.К. Гапоненко. — Защита растений. — 2014. — № 8(225).
10. Генетически модифицированные источники пищи: оценка безопасности и контроль / под ред. В.А. Тутельяна. — М. : РАМН, 2007. — С. 444.
11. Гизбуллин, Н.Г. Использование генно-модифицированных растений: за и против / Н.Г. Гизбуллин // Сахарная свёкла. — 2014. — № 7. — С. 11—13.
Таблица 5. Затраты на приобретение гербицидов для защиты сахарной свёклы
от сорных растений в 2018 г. (по состоянию на 5 июня, затраты ориентировочные)
№ п/п Наименование СЗР Расход на 1 га Цена за 1 л/кг Затраты на 1 га, р.
I. Перспективная технология защиты сахарной свёклы, устойчивой к глифосату (экологическое испытание)
Первая обработка, первая декада мая
1 «Тотал 480 ВР», л 2,5 404,7 1 012
Вторая обработка, третья декада мая
1 «Тотал 480 ВР», л 2,5 404,7 1 012
Всего 2 024
II. Технология, применяемая в свеклосеющих хозяйствах (баковые смеси)
Первая обработка, третья декада апреля
1 «Бетанал Эксперт ОФ», л 1,0 944,3 944,3
2 «Фронтьер Оптима КЭ», л 0,2 1 689,1 338
3 «Арбитр», кг 0,03 19 950 599
4 «Тренд-90 Ж», л 0,3 416 125
5 «Декстер КЭ», л 0,15 1 529,5 229
Итого 2 235
Вторая обработка, первая декада мая
1 «Бетанал 22», л 1,2 598,5 718
2 «Фронтьер Оптима», л 0,5 16 891 845
3 «Кари — Макс, СП», кг 0,03 7 315 220
4 «Агрон, ВР», л 0,2 2 660 532
5 «Легион», л 0,2 1 529,5 306
6 «Бит 90», л 0,2 416 83
Итого 2 704
Третья обработка, вторая-третья декада мая
1 «Бетанал 22», л 1,3 598,5 778
2 «Кари-Макс, СП», кг 0,03 7315 220
3 «Фронтьер Оптима», л 0,5 1689,1 845
4 «Декстер КЭ», л 0,15 1529,5 229
5 «Легион Комби», л 0,3 1529,5 459
6 «Бит 90», л 0,2 416 83
Итого 2 614
Всего 7 553
12. Иванова, В.Н. Импортозаме-щение на продовольственном рынке России: основные факторы, сдерживающие решение данной проблемы / В.Н. Иванова, С.Н. Серёгин, В.С. Гринько // Сахар. - 2014. -№ 9. - С. 21-28.
13. Кайшев, В.Г. Возрождение селекции и семеноводства сахарной свёклы: стимулы и ограничения достижения целевых установок / В.Г. Кайшев, С.Н. Серёгин, А.В. Корниенко // Сахарная свёкла. - 2017. - № 10. - С. 2-6.
14. Кирпичников, М.П. Принципы создания генно-инженерно-моди-фицированных растений / М.П. Кирпичников // Генетически модифицированные источники пищи: оценка безопасности и контроль. - М. : РАМН, 2007. - С. 15-34.
15. Смирнов, М.А. Производство сахарной свёклы в России: состояние, проблемы, направления развития / М.А. Смирнов // Сахарная свёкла. -2018. - № 7. - С. 2-7.
16. Угрюмов, Е.П. Трансгенные гербицидоустойчивые сельскохозяй-
ственные растения: эффективность и условия безопасности применения в практике / Е.П. Угрюмов [и др.] // Материалы международной научно-производственной конференции. -Краснодар, 2003.
17. Харченко, П.Н. Биотехнология в растениеводстве / П.Н. Харченко // Вестник РАСХН. - 2011. - № 11. -С. 30-32.
18. http://supportprecisionagriculture. org/view-signatures_rjr.html.
Аннотация. Представлены обзор и анализ литературных и экспериментальных данных о необходимости и возможностях создания биотехнологических гибридов сахарной свёклы. Созданы первые раздельно- и сростноплодные самоопылённые линии сахарной свёклы в качестве доноров с устойчивостью к глифосату 91-100 %. По данным предварительных испытаний, первые толерантные к глифосату гибриды сахарной свёклы с устойчивостью 85-100 % по продуктивности и технологическим качествам не уступали коммерческому гибриду Кубанский МС 95. Расходы на приобретение гербицидов при выращивании толерантных к глифосату гибридов в два-три раза меньше по сравнению с рекомендациями для свеклосеющих хозяйств при выращивании обычных гибридов. Выращены семена и корнеплоды устойчивых к глифосату линии сахарной свёклы для продолжения исследований. Ключевые слова: сахарная свёкла, гибрид, семена, корнеплоды, толерантность, глифосат, самоопыление, экспрессия генов, испытание, сорные растения, урожайность, сахаристость. Summary. A review and analysis of literature and experimental data on the need and possibilities of creating sugar beet hybrids is presented.
Created the first monogerm and multigerm self-pollinated sugar beet lines as donors with glyphosate resistance of 91-100 %. According to preliminary tests, the first glyphosate-tolerant sugar beet hybrids with a resistance of 85-100 % were not inferior in terms of productivity and technological qualities to a commercial hybrid Kubanskij MS95. The cost of the purchase of herbicides for growing glyphosate-tolerant hybrids is 2-3 times less than the recommendations for beet-growing farms when growing ordinary hybrids. Seeds and roots of glyphosate resistant sugar beet lines were grown for further research. Keywords: sugar beet, hybrid, seeds, roots, tolerance, glyphosate, selfing, gene expression, testing, weeds, yield, sugar content.
